并网逆变器的无死区效应单周控制策略

第52卷第1期电力系统保护与控制Vol.52 No.1 2024年1月1日Power System Protection and Control Jan. 1, 2024 DOI: 10.19783/ki.pspc.230437面向多运行模式的并网逆变器改进控制策略陈 宇，王维庆，李笑竹，朱金龙(可再生能源发电与并网技术教育部工程研究中心(新疆大学)，新疆 乌鲁木齐 830017)摘要：为了改善新能源并网逆变器的性能并同时满足多运行模式(并网模式和孤岛模式)调节需求，设计了双重自适应系数，并基于下垂控制和虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制提出了新颖的改进控制策略。

该控制策略可灵活地调节惯量和阻尼以满足不同运行模式的需求。

设计的双重自适应系数包括自适应协调系数和自适应惯量系数，前者可提高系统动态特性并增强适用性，后者可进一步改善功率超调和振荡问题以完全消除功率超调。

所提出的改进控制策略的功率响应无超调和振荡，能够提供接近于VSG控制的惯量和阻尼特性且具有更快的响应速度，可同时满足并网模式下的功率调节需求和孤岛模式下的频率调节需求，具有更大的适用性和更优异的动态特性。

最后，通过硬件在环实验验证了所提出的改进控制策略的有效性和可行性。

关键词：改进控制；并网逆变器；双重自适应；下垂控制；虚拟同步发电机控制Improved control strategy for a grid-connected inverter for multiple operational modesCHEN Yu, WANG Weiqing, LI Xiaozhu, ZHU Jinlong(Engineering Research Center of Ministry of Education for Renewable Energy Generation and GridConnection Technology, Xinjiang University, Urumqi 830017, China)Abstract: To improve the performance and meet the regulation demands of multiple operation modes (grid-connected mode and stand-alone mode) simultaneously for the grid-connected inverter, a novel improved control strategy based on droop control and virtual synchronous generator (VSG) control combined with double adaptive coefficients is proposed. It can flexibly adjust the inertia and damping to meet the regulation requirements of different modes. The designed double adaptive coefficients include adaptive coordination coefficients and adaptive inertia coefficients. The former can improve the system dynamic characteristics and enhance the applicability. The latter can further improve the power overshoot and oscillation problems to completely eliminate power overshoot. The power response of the proposed improved control strategy is no overshoot and oscillation, and it can provide inertia and damping characteristics close to the VSG control and has a faster response speed. It can satisfy the power regulation demands in grid-connected mode and the frequency regulation demands in stand-alone mode simultaneously, and has greater applicability and better dynamic characteristics.Finally, the effectiveness and feasibility of the proposed improved control strategy are demonstrated by control hardware-in-loop (CHIL) experiments.This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 52067020 and No. 52267005).Key words: improved control; grid-connected inverter; double adaptive; droop control; virtual synchronous generator control0 引言随着全球环境问题的突出以及我国“双碳”目标的提出，新能源技术在全球范围内迅猛发展，我国基金项目：国家自然科学基金项目资助(52067020， 52267005)；新疆维吾尔自治区科技厅重大科技专项资助(2022A01004) 电力系统也逐渐转变为“双高”新型电力系统[1]。

第31卷第6期中国电机工程学报V ol.31 No.6 Feb.25, 20112011年2月25日Proceedings of the CSEE ©2011 Chin.Soc.for Elec.Eng. 7 文章编号：0258-8013 (2011) 06-0007-08 中图分类号：TM 46 文献标志码：A 学科分类号：470·40抑制电网背景谐波影响的并网逆变器控制策略王学华，阮新波，刘尚伟(华中科技大学电气与电子工程学院，湖北省武汉市 430074)Control Strategy for Grid-connected Inverter to Suppress Current Distortion Effected byBackground Harmonics in Grid VoltageWANG Xuehua, RUAN Xinbo, LIU Shangwei(College of Electric and Electronic Engineering, Huazhong University of Science & Technology,Wuhan 430074, Hubei Province, China)ABSTRACT: The grid-connected inverter with LCL filter has the ability of easily attenuating the high frequency current harmonics. However, the effect on the current of the background harmonics in grid voltage is difficult to be suppressed. Increasing the loop gain can improve the suppression ability, but it is limited by the system stability requirement. In order to suppress the current distortion effected by the background harmonics in grid voltage, this paper calculated the feed-forward function for grid-connected inverter with an LCL filter. After simplifying the block diagram, a novel dual-loop control strategy was proposed. Instead of capacitor current, the inner loop adopts feedback of the differential voltage of filter inductor at the grid side to damp the resonance. The proposed strategy can effectively suppress the effect from background harmonics in grid voltage, and the capacitor current sensor is removed. A 6kW prototype is built to validate the effectiveness of the proposed control strategy.KEY WORDS: LCL filter; damping resonance; dual-loop control; background harmonics; grid-connected inverter; total harmonic distortion (THD)摘要：LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著，但对电网背景谐波的抑制能力有限。

并网逆变器控制技术研究与应用并网逆变器是一种用于太阳能发电系统中的关键设备，它能将太阳能发电系统所产生的直流电转换为交流电并投入到电网中使用。

并网逆变器的控制技术对于系统的稳定运行和高效发电至关重要。

本文将探讨并网逆变器控制技术的研究与应用，旨在为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考。

一、并网逆变器控制技术的研究进展1. MPPT技术的应用在太阳能发电系统中，光伏阵列所产生的电压和电流受到环境条件的影响，其变化范围较大。

最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）技术的应用能够在不同环境条件下实时调整逆变器的工作状态，使之处于光伏阵列的最大功率点，从而实现最高转换效率。

目前，基于微处理器和数字信号处理器的MPPT技术已经成熟，并得到广泛应用。

2. 并网控制策略的优化并网逆变器需要根据电网的要求实现稳定的并网操作，保持电流和电压的稳定。

传统的控制策略主要包括比例积分（PI）控制、谐波注入控制和电流双闭环控制等。

近年来，一些新型的控制策略如改进的模型预测控制和神经网络控制等得到了广泛研究。

这些新的控制策略能够提高逆变器的响应速度和稳定性，并有效解决电网故障引起的问题。

3. 高频开关技术的应用高频开关技术能够提高逆变器的转换效率和功率密度，减小体积和重量。

该技术通过使用高频开关器件，如IGBT和MOSFET，实现逆变器的快速开关操作。

此外，高频开关技术还能够降低逆变器的开关损耗和谐波输出，提高系统的可靠性和输出质量。

二、并网逆变器控制技术的应用案例1. 太阳能发电系统太阳能发电系统是目前应用最广泛的并网逆变器应用领域之一。

通过将太阳能转化为电能，并网逆变器将电能投入到电网中使用，满足用户的用电需求。

在太阳能发电系统中，逆变器的控制技术能够充分利用光伏阵列的发电能力，提高系统的发电效率和稳定性。

2. 风力发电系统风力发电系统也是并网逆变器的重要应用领域。

风力发电系统通过风轮转动产生的机械能驱动发电机，将机械能转换为电能。

LCL型并网逆变器无锁相环控制技术罗书克;张元敏;杨明【摘要】基于同步参考系的锁相环技术在并网逆变器电流控制中得到了广泛的应用.文章提出了一种无锁相环的LCL型并网逆变器控制技术.该控制策略基于瞬时功率理论的无锁相环控制方案和正序基波分量提取算法计算并网电流参考值,同时对准PR+HC电流控制器在电网基频偏移时无法保证谐波抑制的缺点提出了相应的解决措施.理论分析表明,在非理想电网条件下,该并网控制策略可以提高并网质量,改进了原有繁琐的锁相步骤、坐标变换、解耦控制等环节,具备无功独立控制功能,能够自动跟踪电网频率的偏移.最后实验证明文章理论的正确性和可行性.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2015(033)010【总页数】9页(P1478-1486)【关键词】锁相环;电流控制技术;LCL滤波器;并网逆变器;PR+HC电流控制器【作者】罗书克;张元敏;杨明【作者单位】许昌学院电气信息工程学院,河南许昌461000;许昌学院电气信息工程学院,河南许昌461000;河南理工大学电气工程与自动化学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TM46光伏并网逆变器存在谐波畸变率较高、效率较低等问题。

本文提出了一种LCL型无锁相环控制技术，该控制技术和L滤波器相比，在相同电感值的情况下，LCL滤波器对高频谐波电流具有更强的抑制能力，更适用于开关频率较低的大功率并网逆变器，但LCL滤波器存在谐振问题，为了提高能量转换效率，需要采用合理的有源阻尼而非无源阻尼策略抑制谐振[1]，[2]。

另外，为了保持与并网公共点电网电压的正确同步，在三相三线制并网系统中，基于同步参考系的锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）在并网逆变器电流控制中得到了广泛的应用[3]。

并网逆变器在入网电流控制过程中，一般采用级联控制环路，外环控制直流母线电压，内环直接控制并网。

如在滞环控制、LCL型并网逆变器直接功率控制[5]、无差拍控制和预测控制、基于dq变换和αβ变换的三相L型并网逆变器PWM电流控制、重复控制和单周控制等方案中[4]～[10]，都需要PLL才能保证直流量和交流量之间的转换，实现整个并网控制系统。

单相全桥并网逆变器SPWM控制逆变器是把直流电转换成正弦波交流电的装置，不管是并网逆变器还是离网逆变器，不管是单相逆变器还是三相逆变器，不管是H4还是H6，SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation)是实现逆变的主要方式，当然三相逆变器也可以用SVPWM实现。

SPWM法是一种比较成熟的，目前使用较广泛的PWM法。

根据采样控制理论中的一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。

SPWM法就是以该结论为理论基础，用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，即SPWM波形控制逆变电路中开关器件（IGBT或MOSFET）的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。

基于可再生能源的分布式发电系统（renewable energy based distributed power generation，RE-DPGS），图1.1 给出了基于风能和太阳能组成的两种RE-DPGS典型网络拓扑结构。

由飞轮、蓄电池和超级电容组成的储能单元用来改善可再生能源发电的间歇性和随机性问题。

图1.1（a）基于直流母线的方式的RE-DPGS示意图，图1.1（b）基于交流母线的方式的RE-DPGS示意图，都有DC/AC逆变器环节（RE-DPGS通常称为并网逆变器）。

给大家分享一下单相全桥并网逆变器的两种产生方式，双极性SPWM产生方式，单极性倍频SPWM产生方式，文章摘自——LCL 型并网逆变器的控制技术_阮新波。

单极性与双极性PWM模式https:///view/18b45957561252d380eb6e9 e.html从程序方面谈谈本人对逆变器的理解/thread-287532-1-1.html三相逆变电源/forum.php?mod=viewthread&tid=292260&page=1#pid11 61651关于SPWM的单极性和双极性/bbs/889047.html纯正弦波逆变技术的讨论——单极性与双极性工作方式的讨论/bbs/711893.html单极性SPWM的两种控制方法与过零点输出特性/diangong/article/2009-7-30/11120-1.htm双极性模式下pwm逆变电路的计算机仿真https:///view/d1bfd3d7240c844769eaeed a.html?re=view看完本文有收获？请分享给更多人文章来源于收集整理于网络，如有侵权，请联系小编删除。

动力与电气工程45科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI：10.16661/ki.1672-3791.2017.30.045光伏并网逆变器的仿真及控制策略分析①李崇基（广州供电局有限公司从化供电局 广东广州 510900）摘 要:本文分析了光伏并网系统的拓扑结构，阐述了光伏电池并网的控制策略，介绍了常用的两种最大功率追踪的控制算法。

在此基础上，在PSCAD软件上建立了基于两级式非隔离型光伏并网系统的仿真模型，得出相应的仿真结果，并对所建仿真模型的控制策略进行了分析。

关键词:光伏并网 逆变器 仿真中图分类号:TM72 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)10(c)-0045-021 光伏逆变并网的控制策略1.1 拓扑结构分析光伏阵列发出的直流电经过逆变器，实现直流电到交流电的变化，进而将电能输送到电网中。

对于并网逆变器而言，典型的并网策略是通过对逆变器的输出电流矢量的控制实现并网及网侧有功、无功的控制。

并网逆变器并网基本控制策略可以概括为：首先根据并网控制给定的有功、无功功率的指令以及电网电压矢量，计算出所需的输出电流矢量I *，再由U i =U L +E ，并考虑L U j LI ω=，即可计算出并网逆变器交流侧输出的电压矢量指令U i *，即*i U j LI E ω=+；最后通过SPW M或者SV PW M 控制使并网逆变器交流侧按指令输出所需电压矢量，以此进行逆变器并网电流的控制。

常见并网控制策略有基于电压定向的控制策略和基于虚拟磁链定向的控制策略。

1.2 逆变器控制方法通常情况下,采用电流内环,电压外环控制方法。

逆变器内环电流控制环节在同步旋转dq坐标下,逆变器输出电流的dq轴分量i d 、i q ，分别与电流内环的电流参考值ref d i _，ref q i _进行比较，并通过相应的PI调节器控制输出对应的调制比P md 、P mq ，最终实现对i d 、i q 的无静差控制。

分类号______________________________ 密级______________________________ＵＤＣ______________________________ 编号______________________________硕士学位论文单相级联H桥光伏并网逆变器控制策略研究学位申请人：潘涛学科专业：电气工程指导教师：叶满园教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。

学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。

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本人签名____________导师签名__________日期___________摘要单相级联H桥光伏并网逆变器控制策略研究摘要太阳能作为清洁的可再生能源得到了越来越多的应用，光伏发电技术的发展离不开光伏并网逆变器的研究，本论文以级联H桥光伏并网逆变器为研究目标。

级联H桥多电平逆变器拓扑具有高压大容量的变频能力、输出电压波形谐波含量小、易于模块化扩展、不需要变压器即可直接接入高压电网等优点。

本论文主要研究级联H桥光伏并网以下两个问题，第一是并网电流的控制问题；第二是级联H桥作为光伏并网逆变器由于光照、温度等条件的不均匀导致的功率不平衡问题，会造成直流侧电压漂移，威胁系统稳定运行。

针对于并网电流控制，本文提出了基于广义二阶积分器的比例复数积分控制。